Rôle des cytochromes P450 dans l’arôme du vin

Role of cytochromes P450 in wine aroma

• Auteur / Autrice : Tina Ilc
• Direction : Danièle Reichhart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Hubert Schaller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hubert Schaller
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Matthias Wüst, Sylvie Baudino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique moléculaire

Vigne

Lactones

Cytochrome P450

Biotransformation (métabolisme)

Oxydation

Monoterpènes

Vin -- Flaveur

Mots clés libres

Arômes

Monoterpenol

Vitis vinifera

Cytochrome P450

Annotation

Aroma

Monoterpenol

Vitis vinifera

Cytochrome P450

Gene annotation

Résumé

L’annotation détaillée de la superfamille des cytochromes P450 dans le génome de la vigne nous a permis d’étudier sa structure génétique, sa phylogénie et son expression, mais aussi d’identifier des gènes dont l’expression est activée dans le grain à maturité, lors de la synthèse de nombreux composés aromatiques. La lactone du vin est la molécule dont le seuil de détection olfactive est le plus bas, ce qui en fait un composant essentiel de l’arôme du vin. Nous avons pu démontrer que cette lactone se forme au cours du vieillissement du vin par une réaction lente et non-enzymatique à partir du 8-carboxylinalool. L’accumulation de ce dernier dans la baie est concomitante à l’expression de plusieurs P450s, dont CYP76F14 est le plus fortement exprimé. Trois enzymes catalysent des étapes d’oxydation conduisant du linalool au (E)-8-carboxylinalool, mais seul CYP76F14 catalyse efficacement la formation de l’acide. Tant par son activité catalytique que son profil d’expression, CYP76F14 apparaît donc comme le responsable le plus probable de la formation du précurseur de la lactone du vin.

A thorough annotation of the P450 superfamily in grapevine, revealed its genomic organization, phylogeny and expression. Specifically, we identified genes showing an activated expression in the ripe grape berry, the stage during which the biosynthesis of many aroma compounds takes place. Among the known oxygenated monoterpenols in grapevine, wine lactone has the lowest odor detection threshold and therefore the largest potential impact on wine aroma. We demonstrated that wine lactone is formed during wine ageing via a slow non-enzymatic reaction from the precursor (E)-8-carboxylinalool. We showed that the accumulation of this precursor in grape berries parallels the expression of several cytochrome P450 genes, among which CYP76F14 has the highest expression. While three of them catalyzed some of the oxidative steps from linalool to (E)-8-carboxylinalool, only CYP76F14 efficiently catalyzed the whole pathway. Taken together, CYP76F14 catalytic activity and expression pattern indicate that it is a prime candidate for the formation of the wine lactone precursor in grape berries.